DE19704633C1

DE19704633C1 - Kugellager für Längsbewegungen

Info

Publication number: DE19704633C1
Application number: DE19704633A
Authority: DE
Inventors: Lothar Walter; Hermann Gloeckner; Zoltan Laszlofalvi; Ludwig Edelmann; Uwe Meyer; Henryk Velde
Original assignee: SKF Linearsysteme GmbH
Current assignee: Ewellix GmbH
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2017-02-08
Also published as: US6109788A; GB9802660D0; GB2321936B; JP4505060B2; CH693617A5; GB2321936A; JPH10220472A; FR2759433A1; FR2759433B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugellager für Längsbewegungen entlang einer Welle oder dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur konstruktiven Gestaltung eines solchen Kugellagers.

Durch die DE-OS 40 15 124 ist ein Kugellager dieser Art bekannt. Bei dieser bekannten Ausführung wird jede Laufbahnplatte individuell nachdem Außendurchmesser und der Breite des Kugellagers, nach der zweckmäßigerweise ermittelten Kugelgröße sowie der Anzahl der am Umfang unterzubringenden Anzahl von Kugelreihen festgelegt. Außendurchmesser und Kugelgröße bestimmen dabei im wesentlichen das Querschnittsprofil der Laufbahnplatte, die die auftretenden Kräfte von der Welle auf die belasteten Kugeln über die Laufbahnplatte auf das Gehäuse zu übertragen und gleichzeitig ein einwandfreies Abrollen der Kugeln zu gewährleisten hat.

Das bedeutet, daß für jede Größe des Kugellagers für Längsbewegungen ein eigenes Profil der Laufbahnplatten konstruiert, gefertigt und eingebaut wird. Hohe Werkzeugkosten für jedes Profil und relativ kleine Einsatzmengen pro Profil sind dabei die Folge.

Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Kugellager für Längsbewegungen der eingangs genannten Art zu schaffen, das nur niedrige Werkzeug- und Herstellkosten bedingt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 enthaltene Merkmal.

Durch die Verwendung von Laufbahnplatten des gleichen Profils für mehrere Lagergrößen können diese rationeller, d. h. in weniger Größen, aber in größeren Mengen hergestellt werden. Dadurch werden nicht nur die Werkzeugkosten, sondern auch die Fertigungs- und Lagerkosten wesentlich reduziert, es wird also eine kostengünstigere Fertigung geschaffen. Zweckmäßigerweise wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Profil der Laufbahnplatte der größten Lagergröße für die übrigen Lagergrößen der Reihe verwendet. Damit wird durch den größeren Außendurchmesser der Laufbahnplatte im Verhältnis zum Bohrungsdurchmesser des Gehäuses eine Abstützung der Laufbahnplatten im Gehäuse an den Rändern erzielt, während in der Mitte keine Abstützung erfolgt, d. h. die Lautbahnplatte hohl in der Gehäusebohrung aufliegt. Dadurch wird einerseits eine stabile Lage der Laufbahnplatte unter Belastung und andererseits eine gewisse Federwirkung der Laufbahnplatte und damit bessere Schmiegung und Lastübertragung zwischen Kugel und Laufbahn erzielt.

Es ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung aber auch möglich, von dem Profil der Laufbahnplatte der kleinsten Lagergröße auszugehen. Um eine stabile Lage der Laufbahnplatte im Käfig zu schaffen, sind dann ggfs. zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Schließlich kann auch eine mittlere Lagergröße als Ausgangsgröße für die Lagerreihe gewählt werden.

Das Profil für mehrere Lagergrößen kann in großen Längen vorgefertigt und im Bedarfsfall auf die erforderliche Länge der Laufbahnplatten abgesägt werden, wobei nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch Laufbahnplatten nicht nur gleichen Profils, sondern auch gleicher Länge Verwendung finden können.

In ähnlicher Weise können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch Kugeln gleichen Durchmessers für verschiedene Kugellager einer Reihe verwendet werden. Auch damit werden die Herstellkosten gesenkt.

Das Verfahren zur Ermittlung des Profils der Laufbahnplatten eines solchen Kugellagers für Längsbewegungen besteht aus folgenden Schritten:

1. Auswahl der entsprechenden Ausgangs-Lagergröße mit ihren äußeren Hauptabmessungen gemäß den gültigen Normen.
2. Festlegen des Laufbahndurchmessers der Laufbahnplatte für die Ausgangs-Lagergröße entsprechend dem Durchmesser der für diese Lagergröße optimalen Kugel.
3. Festlegen des Außendurchmessers der Laufbahnplatte entsprechend dem Außendurchmesser der Ausgangs-Lagergröße.
4. Festlegen der größten Breite (in Umfangsrichtung) der Laufbahnplatte und
5. Ermitteln der Dicke der Laufbahnplatte aus Außen- und Innendurchmesser der Ausgangs-Lagergröße und Durchmesser der dort verwendeten Kugel.

Der Außendurchmesser der Laufbahnplatte entspricht dem Außendurchmesser der Ausgangs- Größe des Kugellagers bzw. dem Durchmesser der Bohrung des Gehäuses, in das das Kugellager für Längsbewegungen eingesetzt werden soll. Der Laufbahndurchmesser der Laufbahnplatte - das ist der Krümmungsradius der in axialer Richtung verlaufenden Laufbahnrille - ist geringfügig größer als der Durchmesser der für diese Lagergröße ausgewählten Kugel, damit die bei Kugellagern übliche Schmiegung zwischen Kugel und Laufbahn erreicht wird. Die Breite der Laufbahnplatte entspricht in etwa 1,25 × Durchmesser der für die größte Lagergröße ausgewählten Kugel. Die Plattendicke im tiefsten Grund der Laufbahn ergibt sich aus der halben Differenz des Außen- und Innendurchmessers des Kugellagers abzüglich dem Durchmesser der Kugel.

Nach der Festlegung und Herstellung des Profils werden die für die einzelnen Größen benötigten Längenabschnitte der Laufbahnplatten abgelängt und die abgelangten Teile in bekannter Weise gehärtet und oberflächenbearbeitet, z. B. durch Gleitschleifen etc., und anschließend in die der gewünschten Lagergröße entsprechenden Käfige, die z. B. aus Kunststoff gespritzt sein können, eingesetzt. Zum Schluß werden die Kugeln in die einzelnen endlosen Reihen eingefüllt.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugellagers für Längsbewegungen ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 den Querschnitt durch ein in die Bohrung eines Gehäuses eingebauten Kugellagers für Längsbewegungen,

Fig. 2 den Längsschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 jedoch ohne Gehäuse und

Fig. 3 den Querschnitt durch eine Laufbahnplatte allein.

Mit 1 ist in Fig. 1 ein Gehäuse bezeichnet, in dessen zylindrischer Bohrung 2 (= D) ein Käfig 3 eines Kugellagers für Längsbewegungen eingebaut ist. Der Käfig 3 ist hülsenförmig ausgebildet, so daß dieser mit einer Innenfläche eine zylindrische (strichpunktiert gezeichnete) Welle 4 mit dem Durchmesser "d" vollständig umgibt. An jedem seiner beiden Enden ist in einem Endabschnitt 5 ein ringförmiger Deckel 6 eingesetzt. Der Käfig 3 weist in Umfangsrichtung verteilt axiale Führungsbahnen 7 für belastete Kugeln 8 und axiale Rückführbahnen 9 für unbelastete Kugeln 10 auf. Die beiden Deckel 6 besitzen auf ihrer Innenseite ebenfalls am Umfang verteilte halbkreisförmig verlaufende Umlenkbahnen 11, wobei jede Umlenkbahn 11 jeweils das Ende einer Führungsbahn 7 mit dem Ende einer benachbarten Rückführbahn 9 verbindet, so daß jeweils eine in sich geschlossene Bahn entsteht, in der eine endlose Reihe von Kugeln 8, 10 umlaufen kann. Jede geschlossene Bahn hat einen zur Welle 4 hin offenen Schlitz 12 durch den die Kugeln 8, 10 nach innen vortreten, aber nicht herausfallen können.

Käfig 3 und Deckel 6 bestehen aus einem gieß- oder spritzfähigen Kunststoff. Der Käfig 3 ist am Außenmantel im Bereich der Führungsbahnen 7 mit radialen Durchbrechungen 13 versehen, die durch Laufbahnplatten 14 aus Stahl abgedeckt sind. Zur Halterung dieser Laufbahnplatten 14 im Käfig 3 sind diese mit Vorsprüngen 15 versehen, die in Nuten 16 im Käfig 3 eingreifen. Jede Laufbahnplatte 14, deren Mantelfläche 17 mit einem Krümmungsradius

gekrümmt ist, wobei D_L hier dem Außendurchmesser D des Kugellagers entspricht, weist an der Innenseite eine axial verlaufende rillenförmige Laufbahn 18, die mit einem Laufbahnradius

gekrümmt ist, der geringfügig größer als der halbe Durchmesser (D_w) der Kugel 8 ist.

In dieser Laufbahn 18 und auf der Mantelfläche 19 der Welle 4 rollen bei einer Hin- und Herbewegung des Lagers die belasteten Kugeln 8 ab und übertragen die Belastung von der Welle 4 auf die Laufbahnplatte 14 und damit auf das Gehäuse 1. Die Breite der Laufbahnplatte ist mit "b_L" und die Dicke der Laufbahnplatte mit "S_L" bezeichnet.

Ein Beispiel der Auslegung für vier Größen einer Reihe von Kugellagern - ausgehend von der größten Lagergröße (Type 20 ) - ist nachstehend festgehalten:

Claims

1. Kugellager für Längsbewegungen entlang einer Welle oder dgl., bestehend aus:

- einem in einer Bohrung eines Gehäuses festsetzbaren Käfig, der eine Innenfläche aufweist, die dazu dient, eine Welle zumindest zum Teil zu umgeben und der mit axialen Führungsbahnen für belastete und mit axialen Rückführbahnen für unbelastete Kugeln und mit je eine Führungsbahn mit einer Rückführbahn endseitig verbindenden Umlenkbahnen versehen ist, wobei der Käfig mindestens im Bereich der axialen Fuhrungsbahnen für die belasteten Kugeln zur Welle hin offene Schlitze zum Durchtritt der Kugeln aufweist,
- in am Umfang des Käfigs verteilten Ausnehmungen eingesetzten Laufbahnplatten mit axial verlaufenden, im Querschnitt gekrümmten Laufbahnen für die zwischen Laufbahnplatten und der Welle rollenden belasteten Kugeln in den Führungsbahnen und
- in diesen Bahnen in endloser Reihe geführten Kugeln,

gekennzeichnet durch die Verwendung von Laufbahnplatten (14) des gleichen Profils mit gleichem Außendurchmesser, Laufbahndurchmesser, Plattenbreite und Plattendicke für mehrere Lagergrößen mit unterschiedlichen Bohrungs- und Manteldurchmessern.

2. Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung des Profils der Laufbahnplatte (14) der größten Lagergröße für die Lagergrößen einer Reihe.

3. Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung des Profils der Laufbahnplatte (14) der kleinsten Lagergröße für die Lagergrößen einer Reihe.

4. Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung des Profils der Laufbahnplatte (14) einer mittleren Lagergröße für die Lagergrößen einer Reihe.

5. Kugellager für Längsbewegungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von gleichen Plattenlängen für mehrere Lagergrößen.

6. Kugellager für Längsbewegungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kugeln (8, 10) gleichen Durchmessers für mehrere Lagergrößen.

7. Verfahren zur Ermittlung des Profils der Laufbahnplatten für ein Kugellager für Längsbewegungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

1. Auswahl der entsprechenden Ausgangs-Lagergröße mit ihren äußeren Hauptabmessungen gemäß den gültigen Normen.
2. Festlegen des Laufbahndurchmessers der Laufbahnplatte für die Ausgangs- Lagergröße entsprechend dem Durchmesser der für diese Lagergröße optimalen Kugel.
3. Festlegen des Außendurchmessers der Laufbahnplatte entsprechend dem Außendurchmesser der Ausgangs-Lagergröße.
4. Festlegen der größten Breite (in Umfangsrichtung) der Laufbahnplatte und
5. Ermitteln der Dicke der Laufbahnplatte aus Außen- und Innendurchmesser der Ausgangs-Lagergröße und Durchmesser der dort verwendeten Kugel.